题目内容
如图,质量M=1kg的木板静止在水平面上,质量m=1kg、大小可以忽略的铁块静止在木板的右端。设最大摩擦力等于滑动摩擦力,已知木板与地面间的动摩擦因数μ1=0.1,铁块与木板之间的动摩擦因数μ2=0.4,取g=10m/s2.现给铁块施加一个水平向左的力F.
1.若力F恒为8N,经1s铁块运动到木板的左端。求:木板的长度
2.若力F从零开始逐渐增加,且木板足够长。试通过分析与计算,在图中作出铁块受到的摩擦力f随力F大小变化的图象
1.1m
2.见解析
解析:(1)铁块的受力如图,由牛顿第二定律:
……①
木板的受力如图,由牛顿第二定律:
……②
设木板的长度为L,经时间t铁块运动到木板的左端,则
……③
……④
又:
……⑤ 联立①②③④⑤解得:L=1m……⑥
(2)(i)当
时,系统没有被拉动,静摩擦力与外力成正比,即:f=F
(ii)当
时,如果M、m相对静止,铁块与木板有相同的加速度a,则:
……⑦
……⑧
解得:
……⑨
此时:
,也即
……⑩
所以:当
时,
……11
(iii)当
时,M、m相对滑动,此时铁块受到的摩擦力为:![]()
f—F图象如图所示
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